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혁신 복합 기능화 주조공정의 개발

전문가 제언: ○ 우리나라 주조기술은 1950년대 말 의료 및 이발용 의자 주조물에 세라믹 코팅하는 기술이 보급되면서부터 주조산업이 시작되어 1980년대 초 자동차생산이 양산화 되면서 경량 엔진용 주조공정기술이 도입되었다. 그리고 1980년대 중반부터는 선박 건조사업이 활발해지기 시작하면서 대형 선박엔진 주조공정을 개발하기 시작하여 지금은 세계적으로 인정을 받고 있다. 그러나 항공엔진용 부품은 고 정밀도, 복잡한 형상 및 초 경량화 등의 혁신적인 복합 기능이 요구되고 있으므로 주조공정을 실현하기 위해서는 기반기술이 필요하다. 아직 우리나라에서는 형상설정, 구조분할 등을 고려한 설계․제조공정 연구는 미진한 상태이다.

○ Loutus형 다공성금속은 일 방향으로 직진하는 다수의 기공으로 된 다공질 금속으로 경량재료나 충격흡수 재료로 이용되고 있으며, 다공성 금속은 고압 가스분위기에서 가스원자를 용탕에 용해시켜 주조 시 그의 가스를 일 방향으로 방출시킴으로써 만들어지게 된다. 본 연구에서는 연소기 재료인 Hastelloy X, N-155나 Inconel 1718 등의 Ni 기초합금에 Loutus 공정을 적용, 가스압이나 용탕온도 등의 영향을 조사하여 다공성 지도를 만들었다. 그리고 연소기 라이나 패널의 냉각성능에 관하여는 기공률 30% 소재를 기공률 5%로 만들어 좋은 냉각성능을 얻었으므로 연소기패널로서 안정된 품질을 실현시킬 수 있을 것으로 본다.

○ 국부 결정제어 주조공정에서 레이저 가열 등에 의해 용융부 경계의 응고속도 및 온도구배를 제어함에 있어서는 단결정부의 결정방위, 성분거동 및 재료특성 등을 파악하게 되면 국부용융 응고현상의 시뮬레이션에 의해 레이저 온도구배에 대한 최적 조건을 도출할 수 있게 된다. 또한 최종모델 형상에 대응하는 고주파 유도가열을 위한 모체 재료가열장치 및 냉각장치를 개발함으로써 Ni 기초 내열초합금 CM247LC 단결정재 및 CMSX-4 단결정재를 사용한 시공조건의 최적화를 할 수 있었다. 또한 적층 높이 1.5㎜ 이상, 적층폭 0.5㎜ 이상, 주상 성장률 90% 이상의 단결정 적층을 할 수 있어 실용화가 기대된다.

저자: NEDO
자료유형: 학술정보